[发明专利]基于单向量子行走的量子隐私比较方法、系统和存储介质

说明书

本发明提供一种基于单向量子行走的量子隐私比较方法、系统和存储介质，所述方法中，一个半诚实的第三方的协助两个互不信任的参与者完成比较。在彼此间传递粒子序列时通过插入诱骗粒子来检测是否存在监听者，并通过应用正演化算符和逆演化算符来进行加密并对参与者的私密信息进行编码，通过对最终粒子序列进行QWs态测量来得到测量结果，并基于测量结果中行走态的测量结果来比较第一参与者的第一隐私信息和第二参与者的第二隐私信息的大小。本发明的方法提高了安全性和效率。

技术领域

本发明涉及量子密码学领域技术领域，尤其涉及一种基于单向量子行走的量子隐私比较方法、系统和存储介质。

背景技术

在1982年Yao提出了著名的百万富翁问题。它是指两个百万富翁希望比较谁更富有，但又不希望泄露自身的财富。安全多方计算(SMPC)在此基础上应运而生，可以被运用于多个方面如秘密共享，电子选举等。

随着量子技术的飞速发展，量子并行性带给传统密码学巨大的挑战，也使得传统的安全多方计算协议拥有着严重的安全隐患。因此研究人员又将目光转向了量子安全多方计算协议的设计上。至今为止已有许多协议被提出，如量子隐私比较(QPC)协议，量子秘密共享(QSS)协议和量子密钥分发(QKD)协议。

大部分的QPC协议需要一个半诚实的第三方(TP)的协助两个互不信任的参与者Alice和Bob完成比较。根据QPC协议所用的粒子种类，可以将其分为单粒子协议和多粒子协议两大类。基于多粒子的QPC协议采用纠缠态作为协议执行的主要粒子，如贝尔态，GHZ态。单粒子协议如今主要采用单光子，或者单个贝尔态作为主要粒子来执行协议。

单粒子协议存在着几大优势，首先它比多粒子协议具有更小的安全隐患。此外在当前的量子技术环境下，单粒子相比于纠缠态而言更易于制备，这降低了量子资源的消耗和对设备的要求，因此理论上讲单粒子协议更具有实用性。

在2019年，Lin等人提出了一种基于单光子的QPC协议，对于单光子的利用使得量子资源的消耗更低，更容易在现有技术下实现。然而该协议只能比较私有信息是否相等，并不能判断大小。

在2021年Chen等人提出了一种新型的基于量子圆上行走(DQWC)的QPC协议。量子在圆上行走采用的主要粒子也是处于直积态的量子行走态(Quantum Walks，QWs)粒子，它也继承了单粒子协议的优势。该协议实现了对量子秘密信息大小的比较，而不仅是判断是否相等。

但是，已有的基于DQWC的QPC协议的量子位效率较低，该QPC协议中，量子位的利用率只能最多达50％，即参与者的私密信息的最大值最多为其中，d为量子行走粒子中行走态的维度。并且，在已有的基于DQWC的QPC协议中存在着安全性缺陷，不能抵抗蛮力攻击。

因此，如何提出一种能够提高量子位的利用率且能增强协议的安全性的基于单向量子行走的量子隐私比较方案，是一个需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于单向量子行走的量子隐私比较方法和装置，以解决现有技术中存在的至少一个问题。

本发明的一个方面提供了一种基于单向量子行走的量子隐私比较方法，该方法包括以下步骤：

由第三方针对准备的多个初始状态为|0_c|0_p的量子行走态粒子，基于自身拥有的第一密钥应用单向演化算符来进行加密，得到第一粒子序列，其中，|0_c为硬币态，|0_p为行走态；

由所述第三方从向所述第一粒子序列中插入诱骗粒子，形成第二粒子序列并发送给第一参与者；

所述第三方接收来自所述第一参与者的回复确认消息后，将所述第二粒子序列中插入的诱骗粒子的位置告知所述第一参与者，以由所述第一参与者对诱骗粒子进行测量并向所述第三方反馈测量结果；